JP3198622U - ディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサの弾性回復力を増加させて使用数量を減少させ、パネルの開口率を増加させると共に、液晶分子の配向を有効に排列して画質を向上させることができるディスプレイパネルを提供する。【解決手段】ディスプレイパネルは、第一基板１０１、第二基板１０２及び両基板の間に位置するディスプレー媒体１０５を含む。少なくとも１つのスペーサ１０７が、第一基板の頂面上に形成され、且つ第一基板と第二基板との間に位置する。配向膜１０９は、第一基板上に形成され、且つスペーサを被覆する。スペーサは、第一基板の頂面に垂直の方向に第一幅Ｗ１と第二幅Ｗ２を有し、第二幅の位置は第一幅の位置より第一基板に接近し、第二幅は第一幅より小さい。配向膜は、スペーサの第一幅の箇所における第一厚さＴ１と、第二幅の箇所における第二厚さＴ２とを有し、第二厚さは第一厚さより大きい。【選択図】図１

Description

本考案は、ディスプレイパネルに関するものであり、特に、ディスプレイパネルのスペーサに関するものである。

フラットディスプレイパネルの主要な素子は、液晶ディスプレイパネルである。液晶ディスプレイパネルは通常、二枚のガラス基板と液晶層を含み、この二枚のガラス基板はそれぞれ、カラーフィルター（color filter、ＣＦ）基板と薄膜トランジスタ（thin−film transistor、ＴＦＴ）基板である。カラーフィルター基板と薄膜トランジスタ基板は互いに所定の距離離れており、二枚の基板の間の空間内には液晶層が注入される。

二枚の基板の間の所定の距離に保つため通常、粒径が均一なビーズスペーサ（bead spacer）を二枚の基板の間に散布する。しかしながら、液晶ディスプレイパネルの製造過程を行うとき、そのビーズスペーサが微粒の汚染源となるおそれがある。また、ビーズスペーサを散布するとき、この分布密度を制御しにくいので、ビーズスペーサの散布密度が不均一になり、液晶ディスプレイパネルの画質が悪くなり、歩留まりが低下するおそれがある。

ビーズスペーサの前記問題を解決するため、フォトスペーサ（photo spacer）を開発した。露光とデベロップメント工程で形成されるフォトスペーサは、よりよい分散均一性を有しており、液晶ディスプレイパネルの画面品質を向上させることができる。

フォトスペーサの形状が一般に錐形であるか或いは円柱形であることにより、カラーフィルター基板と薄膜トランジスタ基板との間のギャップを支持することができる。しかし、錐形と円柱形のフォトスペーサの弾性回復力がよくないので、フォトスペーサの数量を増加させる必要がある。フォトスペーサの数量を増加させることにより、ディスプレイパネルの開口率が減少し、高解像度のディスプレイパネルに悪い影響を与えるおそれがある。

上述した問題を解決するため、本考案は、ディスプレイパネルに応用されるスペーサの改良構造を提供する。このスペーサは、アンダーカット構造を有する。すなわち、スペーサの底部に接近する箇所が内縮することにより、スペーサの弾性回復力を増加させることができる。本考案の実施形態のスペーサを高解像度のディスプレイパネルに応用する時、スペーサの使用数量を減少させ、ディスプレイパネルの開口率を増加させることができる。また、本考案の実施形態は、スペーサ上に形成され、かつ厚さが変化する配向膜を更に提供する。配向膜の厚さが変化することにより、スペーサと基板との間の付着力を増加させ、ディスプレイパネル中の液晶分子の配向を有効に排列することができる。

本考案の実施形態において、以下のようなディスプレイパネルを提供する。このディスプレイパネルは、頂面を有する第一基板と、第二基板と、第一基板と第二基板の間に位置するディスプレー媒体と、少なくとも１つのスペーサと、配向膜とを含む。前記少なくとも１つのスペーサは、第一基板上に位置するとともに第一基板と第二基板との間に位置し、かつ第一基板の頂面に垂直である法線ベクトル方向における、第一幅と第二幅を有する。この第二幅の高さ位置は第一幅の高さ位置より第一基板に接近し、この第二幅は第一幅より小さい。前記配向膜は、前記スペーサを被覆するように前記第一基板上に形成され、かつスペーサの第一幅の箇所における第一厚さと、スペーサの第二幅の箇所における第二厚さとを有し、かつこの第二厚さは第一厚さより大きい。

上述した本考案の技術的事項により、ディスプレイパネルの画面品質を向上させることができる。

本考案の実施形態に係るディスプレイパネルの断面を示す図である。 本考案の実施形態に係るディスプレイパネルの断面を示す図である。 本考案の実施形態に係るディスプレイパネルの断面を示す図である。 本考案の実施形態に係るディスプレイパネルの断面を示す図である。

以下、本考案の実施形態に係るディスプレイパネルを説明する。注意されたいことは、後述する本考案の実施例は、本考案の例示にしか過ぎないものであるため、本考案は後述する実施例にのみ限定されるものではない。

このほか、本考案の実施形態の特徴を、図面中ではっきりと表し、説明を便利にするため、図面中の各素子の尺寸は、規格に比例せずに表示され、拡大縮小されている。さらに、明細書の描写と図面中で、各素子の上下方位関係は、ディスプレイパネルの実際の使用方向を示すものではなく、ディスプレイパネルの実際使用上は、カラーフィルター層を、使用者の方向に対面させているものを基準とする。

図１は、本考案の実施形態に係るディスプレイパネル１００の断面を示す図である。ディスプレイパネル１００は、第一基板１０１と第二基板１０２を有し、ディスプレー媒体１０５は、第一基板１０１と第二基板１０２との間に位置する。第一基板１０１と第二基板１０２との間の所定の距離に保持するため、第一基板１０１と第二基板１０２との間にスペーサ１０７を更に設置する。スペーサ１０７は、第一基板１０１の頂面１０１Ｔ上に形成される。スペーサ１０７は、第一基板１０１上に形成される柱状のフォトスペーサであり、このスペーサ１０７の構造特徴は、後記内容で詳細に説明する。図１にはスペーサ１０７が一個しか示されていないが、実際はディスプレイパネル１００の第一基板１０１と第二基板１０２との間には複数のスペーサ１０７が設けられている。

本考案の実施形態において、第一基板１０１はカラーフィルター（ＣＦ）基板であり、第二基板１０２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板である。第一基板１０１（カラーフィルター（ＣＦ）基板）は、透明基板１０３上に形成されるカラーフィルター層１１１を有し、カラーフィルター層１１１は、複数のカラーフィルタブロックを含む。これらのカラーフィルタブロックの色はそれぞれ、赤、緑、青色であり、これらのカラーフィルタブロックの間には、ブラックマトリクス（black matrix、ＢＭ）が形成されている。ブラックマトリクスに包囲されるユニット区域をサブピクセル区域（sub−pixel area）といい、色が異なる３つのカラーフィルタブロック、例えば、赤、緑及び青色のカラーフィルタブロックで構成される区域を画素区域（pixel area）という。

カラーフィルター層１１１の上方には、平坦層（over coat）１１３が更に形成されている。平坦層１１３の材質は透明フォトレジスト材料である。平坦層１１３は、カラーフィルター層を保護するとともに、（凸凹な表面を）平坦化する效果を奏する。平坦層１１３を設置することにより、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタブロックの間の段差値を低減し、第一基板１０１（カラーフィルター（ＣＦ）基板）表面の平坦性を向上させることができる。他の実施形態において、平坦層１１３の上方にコモン電極（common electrode）を更に形成することができる。コモン電極の材料は、透明導電材料、例えばインジウムスズ酸化物（indiuｍ tin oxide、ＩＴＯ）である。

第二基板１０２（薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板）上には複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴｓ）が形成される。これらの薄膜トランジスタはアレイ（Array）形式で排列され、各薄膜トランジスタを各サブピクセル区域のスイッチ素子にすることができる。第二基板１０２（薄膜トランジスタ基板）上には、複数のスキャンライン（scan lines）と複数のデータライン（data lines）が更に形成される。スキャンラインの方向とデータラインの方向は互いに垂直であり、薄膜トランジスタは、スキャンラインとデータラインの交差点の付近に設置され、スキャンラインとデータラインは、薄膜トランジスタに電気的に接続される。これらの薄膜トランジスタ、スキャンラインとデータラインは、ディスプレイパネルの分野において常用する製造方法及び材料で形成することができる。

第二基板１０２（薄膜トランジスタ基板）上方には通常、もう１つの平坦層（図示しない）が更に形成される。この平坦層で薄膜トランジスタ、スキャンライン及びデータラインを被覆することにより、第二基板１０２（薄膜トランジスタ基板）上の各素子を保護するとともに、第二基板１０２（薄膜トランジスタ基板）の表面平坦性を向上させることができる。その平坦層上方には画素電極（pixel electrode）が更に形成される。画素電極の材料は、透明導電材料、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である。画素電極は、この平坦層内に形成される貫通孔により、薄膜トランジスタに電気的に接続される。

本考案の実施形態において、ディスプレー媒体１０５は液晶層である。ディスプレー媒体１０５中の液晶分子を所定の方向に排列させるため、第一基板１０１上に配向膜１０９を形成する。この配向膜１０９はスペーサ１０７上にも形成される。配向膜１０９の材料は、ポリイミド（polyimide、ＰＩ）である。配向膜１０９を形成するとき、塗布工程で配向膜材料をスペーサ１０７と第一基板１０１上に塗布し、この配向膜材料が膜状態になった後、配向膜材料に対してラビング処理（rubbing treatment）を行うことにより、配向膜１０９のスロットを形成する。ディスプレイパネル１００内の液晶分子は、配向膜１０９上のスロット方向によって所定の方向に排列される。図１には図示されていないが、実は第二基板１０２上にも配向膜が形成されている。すなわち、ディスプレーパネル１００中の液晶分子は、第一基板１０１の配向膜１０９と第二基板１０２の配向膜のスロット方向によって所定の方向に排列させる。

本考案の実施形態において、図１に示されるとおり、スペーサ１０７は、アンダーカット構造（undercut structure）を有し、かつ第一基板１０１に接近するスペーサ１０７の底部は内縮する。すなわち、スペーサ１０７の断面は、底部が内縮する柱状になっている。スペーサ１０７がアンダーカット構造を有することによりスペーサ１０７の弾性回復力を増加させるので、ディスプレイパネル１００内のスペーサ１０７の数量を減少させ、ディスプレイパネル１００の開口率を増加させることができる。したがって、本考案のスペーサを、高解像度のディスプレイパネル例えば解析度が３００ｐｐｉ（pixel per inch，一インチ内の画素数量）以上のディスプレイパネルに応用することにより、スペーサの個数を減少させ、高解像度のディスプレイパネルの開口率を増加させることができる。

本考案の実施形態に係るスペーサ１０７は柱状フォトスペーサである。このスペーサ１０７を形成するとき、まず、第一基板１０１上方にスペーサ１０７形成用感光材料を形成する。次に、露光とデベロップメント工程で、所定のスペーサ１０７を形成する。露光工程を実施する時、露光の焦点距離と露光のエネルギーを制御することにより、第一基板１０１に接近する箇所における感光材料の露光区域と第一基板１０１から離れる個所における感光材料の露光区域を相違にすることができる。次に、デベロップメントステップで第一基板１０１に接近する箇所の感光材料を多く除去することにより、スペーサ１０７にアンダーカット構造を生成することができる。

本考案の実施形態に係るスペーサ１０７の幅は、スペーサ１０７の高さ位置に従って変化する。図１に示されるとおり、スペーサ１０７は、第一基板１０１の頂面１０１Ｔに垂直である法線ベクトル方向１０４上における、第一幅Ｗ１と第二幅Ｗ２を有する。第二幅Ｗ２の高さ位置は、第一幅Ｗ１の高さ位置より高く、かつ第一幅Ｗ１の高さ位置より第一基板１０１に接近する。この第二幅Ｗ２は第一幅Ｗ１より小さい。

本考案の実施形態において、配向膜１０９は、スペーサ１０７の第一幅Ｗ１の箇所における第一厚さＴ１と、スペーサ１０７の第二幅Ｗ２の箇所における第二厚さＴ２とを有する。この第二厚さＴ２は第一厚さＴ１より大きい。

本考案の実施形態において、異なる位置に設置される配向膜１０９は異なる厚さを有している。この実施形態において、スペーサ１０７の頂部表面上を覆う配向膜１０９は第三厚さＴ３を有し、平坦層１１３上を覆う配向膜１０９は第四厚さＴ４を有する。第三厚さＴ３は第四厚さＴ４よりはるかに小さい。この実施形態において、第三厚さＴ３は非常に薄く（主要スペーサ頂部の配向層の厚さは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用しても観察しにくい）、配向膜１０９の第四厚さＴ４の範囲は、約２０ｎｍから７０ｎｍである。

また、平坦層１１３上を覆う配向膜１０９は、異なる位置で異なる厚さを有する。本考案の実施形態において、平坦層１１３上を覆う配向膜１０９は、スペーサ１０７に近い箇所における第五厚さＴ５と、スペーサ１０７から離れる箇所における第六厚さＴ６とを有する。この第五厚さＴ５は第六厚さＴ６より大きい。この実施形態において、配向膜１０９の第五厚さＴ５の範囲は約３０ｎｍ〜１００ｎｍであり、配向膜１０９の第六厚さＴ６の範囲は約２０ｎｍ〜７０ｎｍである。

配向膜１０９の異なる膜厚は、配向膜材料の粘度と配向膜材料を塗布する時の配向膜材料の厚さとを制御することにより実現することができる。本考案の実施形態において、配向膜材料の黏度が低いので、良好な流動性を有し、かつ塗布される配向膜材料の厚さが厚いので、スペーサ１０７の底部に接近する箇所に厚い配向膜１０９を形成することができる。

上述した配向膜の膜厚制御方法で形成した配向膜１０９において、スペーサ１０７の底部に接近する箇所の厚さは他の箇所より厚い。これにより、スペーサ１０７と第一基板１０１との間の接触面積が小さくなることにより、付着力が低下する問題を補償することができる。本考案の実施形態に係る配向膜１０９は、スペーサ１０７を保護し、かつスペーサ１０７が第一基板１０１上から剥離されることを防止することができる。

上述した配向膜の膜厚制御方法で形成した配向膜１０９は、スペーサ１０７の底部に接近する箇所に位置する平滑なプロファイルを有する。したがって、配向膜１０９のラビング（rubbing）工程を行うとき、ラビング工程がスペーサ１０７のアンダーカット構造に妨害されることを防止することができる。また、配向膜１０９のスペーサ１０７の底部に接近する箇所にもスロットを形成することができるので、スペーサ１０７の底部に接近する箇所に注入される液晶分子も良好に配向することができる。これにより、ディスプレー媒体１０５中の液晶分子の配向排列を容易に制御し、ラビングむら（rubbing mura）の発生を低減し、かつディスプレイパネルの画面品質を向上させることができる。

本考案の実施形態において、スペーサ１０７は、第一基板１０１の垂直断面における、最大幅Wmaxと最小幅Wminを有する。本考案の実施形態において、最大幅Wmaxと最小幅Wminの比率は、１より大きく、且つ１．５より小さいか或いは等しい。他の実施形態において、スペーサ１０７の最大幅Wmaxと最小幅Wminの比率範囲は、約１．０２から約１．０５であることができる。本考案の実施形態において、スペーサ１０７の最大幅Wmaxは、スペーサ１０７の総高さＨＴの６０％〜９０％の箇所に位置し、スペーサ１０７の最小幅Wminは、スペーサ１０７の総高さＨＴの０％〜３０％の箇所に位置する。本考案の実施形態において、スペーサ１０７の最大幅Wmaxの範囲は約５μｍ〜２０μｍである。

図２は、本考案の他の実施形態に係るディスプレイパネル１００の断面を示す図である。図２に示されるとおり、スペーサ１０７の最大幅Wmaxは、スペーサ１０７の総高さＨＴの約９０％の箇所に位置し、スペーサ１０７の最小幅Wminは、スペーサ１０７の総高さＨＴの０％の箇所に位置する。

図３は、本考案の他の実施形態に係るディスプレイパネル１００の断面を示す図である。図３に示されるとおり、本考案の実施形態において、スペーサ１０７は長型のスペーサであり、スペーサ１０７の最大幅Wmaxと最小幅Wminはいずれも、スペーサ１０７の総高さＨＴより大きい。スペーサ１０７の最大幅Wmaxは、スペーサ１０７の総高さＨＴの約６０％の箇所に位置し、スペーサ１０７の最大幅Wmaxの範囲は約５μｍ〜２０μｍである。

図４は、本考案の実施形態に係るディスプレイパネル１００の断面を示す図である。図４に示されるとおり、スペーサ１０７の最大幅Wmaxは、スペーサ１０７の総高さＨＴの約８０％の箇所に位置し、スペーサ１０７の最小幅Wminは、スペーサ１０７の総高さＨＴの１５％の箇所に位置する。

本考案の実施形態において、スペーサ１０７は、第一基板１０１に接近する箇所における第一断面積と、第二基板１０２に接近する箇所における第二断面積とを有し、この第一断面積は第二断面積より小さい。スペーサ１０７のそれらの断面は、第一基板１０１と第二基板１０２の表面に平行の表面である。本考案の実施形態において、スペーサ１０７の断面形状は、円形、楕円形、又は他の適当な形状であることができる。

本考案の実施形態において、図１に示されるディスプレイパネル１００の第一基板１０１は薄膜トランジスタ基板であり、第二基板１０２はカラーフィルター基板であることができる。この実施形態において、アンダーカット構造を有するスペーサ１０７は、薄膜トランジスタ基板上に形成され、薄膜トランジスタ基板に接近するスペーサ１０７の底部は内縮する。スペーサ１０７と薄膜トランジスタ基板上には配向膜１０９が形成されている。本実施形態におけるスペーサ１０７と配向膜１０９の特徴は上述したとおりであるので、ここでは再び説明しない。

本考案の実施形態において、ディスプレイパネルの第一基板と第二基板との間に設置されるスペーサはアンダーカット構造を有し、このアンダーカット構造でスペーサの弾性回復力を増加させることができるので、ディスプレイパネル中のスペーサの個数を減少させ、ディスプレイパネルの開口率を増加させ、本考案のディスプレイパネルを高解像度のディスプレイパネルに応用することができる。

また、本考案の実施形態においてスペーサと第一基板を覆う配向膜は、スペーサのアンダーカット構造に接近する箇所の厚さが比較的厚い特徴を有している。このような配向膜により、スペーサが第一基板上から剥離することができる。また、この配向膜が平滑なプロファイルを有することにより、スペーサのアンダーカット構造に接近する箇所においても配向膜のラビング工程を有効に実施し、かつ液晶分子の配向排列を容易に制御することができる。これにより、ディスプレイパネルの画面品質を向上させることができる。

本考案では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本考案に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本考案の精神と分野を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本考案の保護範囲は、実用新案請求の範囲で指定した内容を基準とする。

１００ ディスプレイパネル
１０１ 第一基板
１０１Ｔ 第一基板の頂面
１０２ 第二基板
１０３ 透明基板
１０４ 第一基板の頂面の法線ベクトル
１０５ ディスプレー媒体
１０７ スペーサ
１０９ 配向膜
１１１ カラーフィルター層
１１３ 平坦層
Ｗ１ 第一幅
Ｗ２ 第二幅
Wmax 最大幅
Wmin 最小幅
Ｔ１ 第一厚さ
Ｔ２ 第二厚さ
Ｔ３ 第三厚さ
Ｔ４ 第四厚さ
Ｔ５ 第五厚さ
Ｔ６ 第六厚さ
ＨＴ スペーサ総高さ

Claims (13)

1. ディスプレイパネルであって、
   頂面を有する第一基板と、
   第二基板と、
   前記第一基板と前記第二基板との間に位置するディスプレー媒体と、
   前記第一基板の前記頂面上に位置するとともに前記第一基板と前記第二基板との間に位置し、前記第一基板の前記頂面に垂直である法線ベクトル方向における第一幅と第二幅を有し、該第二幅の高さ位置は該第一幅の高さ位置より前記第一基板に接近し、前記第二幅は前記第一幅より小さい少なくとも１つのスペーサと、
   前記スペーサを覆うように前記第一基板上に形成され、かつ前記スペーサの前記第一幅の箇所における第一厚さ及び前記スペーサの前記第二幅の箇所における第二厚さを有し、該第二厚さは前記第一厚さより厚い配向膜と、
   を有することを特徴とするディスプレイパネル。
2. 前記第一基板の垂直断面における前記スペーサは、前記第一基板に平行な最大幅と一最小幅を有し、該最大幅と該最小幅との間の比率は、１より大きく、かつ１．５より小さいか或いは等しいことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
3. 前記最大幅と前記最小幅の比率範囲は１．０２〜１．０５であることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイパネル。
4. 前記スペーサの前記最大幅は、前記スペーサ総高さの６０％〜９０％の箇所に位置することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイパネル。
5. 前記スペーサの前記最小幅は、前記スペーサ総高さの０％〜３０％の箇所に位置することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイパネル。
6. 前記スペーサの最大幅範囲は５μｍ〜２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
7. 前記スペーサの断面は、底部が内縮する柱状であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
8. 前記ディスプレイパネルは、前記第一基板上に形成される平坦層を更に有し、該平坦層は、前記スペーサと前記第一基板との間に位置するとともに、前記配向膜と前記第一基板との間に位置することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
9. 前記スペーサの頂部表面を覆う前記配向膜は第三厚さを有し、前記保護層を覆う前記配向膜は第四厚さを有し、前記第三厚さは前記第四厚さより小さいことを特徴とする請求項８に記載のディスプレイパネル。
10. 前記平坦層を覆う前記配向膜は、前記スペーサに接近する箇所における第五厚さと、前記スペーサから離れている箇所における第六厚さとを有し、前記第五厚さは前記第六厚さより大きいことを特徴とする請求項８に記載のディスプレイパネル。
11. 前記第一基板はカラーフィルター基板であり、前記第二基板は薄膜トランジスタ基板であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
12. 前記第一基板は薄膜トランジスタ基板であり、前記第二基板はカラーフィルター基板であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。
13. 前記スペーサは、前記第一基板に接近する箇所における第一断面積と、前記第二基板に接近する箇所における第二断面積とを有し、前記第一断面積は前記第二断面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイパネル。

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